激光液滴冲击过程的阴影成像设备

1.本技术涉及极紫外光源技术领域，特别是涉及一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备。


背景技术：

2.液滴受到撞击后的变形和破碎是自然界普遍存在的现象，在各个领域都有广泛的应用。举例来说，在最先进的13.5nm极紫外光刻光源中，液滴受到撞击后的变化过程也起着重要作用。实验证明，双脉冲激光撞击作用于锡液滴靶材，是目前获得高极紫外光转换效率的最佳方法。
3.双脉冲的打靶激光包含发出在先的预脉冲和发出在后的主脉冲。一般而言，预脉冲的持续时间为几纳秒或皮秒，它的目的是使锡液滴变形，形成充分膨胀的低密度靶，这个过程伴随着靶溅射、推进、变形和破碎。然后锡液滴再被主脉冲电离。
4.了解预脉冲作用后的液滴变化机理对于优化极紫外光源的性能至关重要。阴影成像技术广泛应用于液滴的可视化，以获取液滴在不同时间节点下的形态。在传统的阴影成像技术中，为避免因打靶激光直射成像器件而影响成像效果，一般使打靶激光的撞击液滴的方向与正向成像光束对液滴的透射方向之间存在一定的夹角，以使能量较高的打靶激光能避开成像器件。然而，由于正向成像激光的透射方向与液滴的主要变形扩散方向没有处于完全垂直的关系，导致从正向获得的阴影图像难以直接标示液滴的主要撞击变化，并使从正向获得的阴影图像后期需要作较多修改调整。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对由于正向成像激光的透射方向与液滴的主要变形扩散方向没有处于完全垂直的关系，导致从正向获得的阴影图像难以直接标示液滴的主要撞击变化的问题，提供一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备。
6.一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备，包括：
7.打靶激光器，用于产生打靶激光；
8.正向光源件，用于产生正向成像光束；
9.第一分光件，用于透过所述打靶激光；所述第一分光件还用于将所述正向成像光束反射至与透过所述第一分光件的打靶激光重合；
10.第二分光件，能够透过由所述第一分光件反射过来的正向成像光束；所述第二分光件还用于反射透过了所述第一分光件的打靶激光；及
11.第一成像接收件，用于接收未被液滴所吸收且透过了所述第二分光件的正向成像光束；所述第一成像接收件用于根据接收到的所述正向成像光束而产生反映所述液滴形态的图像信息。
12.上述激光液滴冲击过程的阴影成像设备，液滴在产生后的下落轨迹处于第一分光件与第二分光件之间。打靶激光器产生打靶激光后，打靶激光在透过第一分光件后撞击至
液滴。在穿过液滴后，打靶激光受到了第二分光件的反射。打靶激光相对于液滴的穿透方向为正向。正向光源件产生了正向成像光束。在受到第一分光件反射后，正向成像光束重合于打靶激光并沿正向照射至液滴。未被液滴所吸收或遮挡的正向成像光束继续透射了第二分光件，然后被第一成像接收件所接收。第一成像接收件根据接收到的正向成像光束而形成了反映液滴形态的图像信息。在液滴受到打靶激光撞击后，液滴主要扩散变形方向垂直于正向，当正向成像光束沿正向照射至液滴时，则正向成像激光的透射方向与液滴的主要变形扩散方向处于完全垂直的关系，第一成像接收件所产生的图像信息能更直接标示出液滴在撞击后的主要形状变化，避免后期需要对图像信息作较多的角度校正调整。
13.在其中一个实施例中，还包括第一滤光件，所述第一滤光件设置于所述第二分光件与所述第一成像接收件之间，所述第一滤光件能够让所述正向成像光束通过；所述第一滤光件还用于吸收所述打靶激光，及/或，所述第一滤光件还用于反射所述打靶激光。
14.在其中一个实施例中，还包括面向于所述第二分光件的遮光片；所述遮光片用于吸收被所述第二分光件所反射的打靶激光。
15.在其中一个实施例中，还包括液滴发生器，所述液滴发生器输出端的高度高于所述第一分光件与所述第二分光件最短连线的至少一点；所述液滴发生器用于产生能够受到所述打靶激光撞击作用的液滴。
16.在其中一个实施例中，还包括真空装置；所述真空装置设有真空腔室；所述真空腔室处于所述第一分光件与所述第二分光件之间；所述液滴发生器的输出端连通于所述真空腔室。
17.在其中一个实施例中，还包括探测激光器及探测接收器；所述探测激光器用于输出射向所述液滴下落轨迹的探测激光；所述探测接收器用于接收所述探测激光。
18.在其中一个实施例中，还包括侧向光源件及第二成像接收件；所述侧向光源件用于产生侧向成像光束；所述第二成像接收件用于接收未被所述液滴所吸收的侧向成像光束；所述激光液滴冲击过程的阴影成像设备还包括第三分光件及第四分光件；所述第三分光件及所述第四分光件依次设置于所述侧向光源件与所述第二成像接收件之间；所述第三分光件用于透过所述侧向成像光束，所述第三分光件还用于将所述探测激光反射至与透过所述第三分光件的侧向成像光束平行；所述第四分光件用于反射由所述第三分光件反射过来的探测激光；所述第四分光件还用于透过所述侧向成像光束。
19.在其中一个实施例中，还包括信号同步模块，所述信号同步模块分别电连接于所述探测接收器及所述打靶激光器；所述信号同步模块用于协调所述液滴与所述打靶激光之间的频率差异及/或者时间差异。
20.在其中一个实施例中，还包括连接于所述第一成像接收件的图像接收模块；所述图像接收模块用于接收及记录反映所述液滴形态的图像信息。
21.一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备，包括：
22.打靶激光器，用于产生打靶激光；
23.正向光源件，用于产生正向成像光束；
24.第一分光件，用于透过所述正向成像光束；所述第一分光件还用于将所述打靶激光反射至与透过所述第一分光件的正向成像光束重合；
25.第二分光件，能够透过已经透过了所述第一分光件的正向成像光束；所述第二分
光件还用于反射由所述第一分光件反射过来的打靶激光；及
26.第一成像接收件，用于接收未被所述液滴所吸收且透过了所述第二分光件的正向成像光束；所述第一成像接收件用于根据接收到的所述正向成像光束而产生反映所述液滴形态的图像信息。
27.上述激光液滴冲击过程的阴影成像设备，液滴在产生后的下落轨迹处于第一分光件与第二分光件之间。打靶激光器产生打靶激光后，打靶激光受到第一分光件反射，然后撞击至液滴。在穿过液滴后，打靶激光受到了第二分光件的反射。打靶激光相对于液滴的穿透方向为正向。正向光源件产生了正向成像光束。在透射过第一分光件后，正向成像光束重合于打靶激光并沿正向照射至液滴。未被液滴所吸收或遮挡的正向成像光束继续透射了第二分光件，然后被第一成像接收件所接收。第一成像接收件根据接收到的正向成像光束而形成了反映液滴形态的图像信息。在液滴受到打靶激光撞击后，液滴主要扩散变形方向垂直于正向，当正向成像光束沿正向照射至液滴时，则正向成像激光的透射方向与液滴的主要变形扩散方向处于完全垂直的关系，第一成像接收件所产生的图像信息能更直接标示出液滴在撞击后的主要形状变化，避免后期需要对图像信息作较多的角度校正调整。
附图说明
28.图1为本技术的一实施例的激光液滴冲击过程的阴影成像设备的结构示意图。
29.图2为本技术的另一实施例的激光液滴冲击过程的阴影成像设备的结构示意图。
30.图3为本技术中探测激光与打靶激光之间的高度关系度。
31.图4为本技术的一实施例中探测接收器所反馈的信号波形图。
32.图5为本技术的一实施例中液滴撞击时间、正向光源件、侧向光源件、第一成像接收件及第二成像接收件之间的时序配合图。
33.附图标记：100、激光液滴冲击过程的阴影成像设备；20、打靶激光器；30、正向光源件；31a/31b、第一分光件；32a/32b、第二分光件；33、第一成像接收件；34、第一聚光件；35、第一滤光件；36、遮光片；41、真空腔室；50、探测激光器；51、探测接收器；60、信号采集模块；70、侧向光源件；71、第二成像接收件；72、第三分光件；73、第四分光件；74、第二聚光件；75、第二滤光件；80、信号同步模块；90、图像接收模块；l1、打靶激光；l2、正向成像光束；l3、探测激光；l4、侧向成像光束；d1、液滴。
具体实施方式
34.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本技术的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本技术的限制。
36.此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接地接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接地接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本技术所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
40.下面结合附图介绍本技术实施例提供的技术方案。
41.本技术提供一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备100。
42.在一些实施方式中，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100利用打靶激光l1撞击液滴d1，并观察及记录液滴d1在受到激光撞击后发生的形态变化。在一个实施方式中，通过分析液滴d1在受到激光撞击后发生的形态变化，能更好地了解极紫外产生原理且有助于提高极紫外光转换效率。
43.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100包括：打靶激光器20、正向光源件30、第一分光件31a、第二分光件32a及第一成像接收件33。打靶激光器20用于产生打靶激光l1。正向光源件30用于产生正向成像光束l2。第一分光件31a用于透过打靶激光l1。第一分光件31a还用于将正向成像光束l2反射至与透过第一分光件31a的打靶激光l1重合。第二分光件32a能够透过由第一分光件31a反射过来的正向成像光束l2。第二分光件32a还用于反射透过了第一分光件31a的打靶激光l1。第一成像接收件33用于接收未被液滴d1所吸收且透过了第二分光件32a的正向成像光束l2。第一成像接收件33用于根据接收到的正向成像光束l2而产生反映液滴d1形态的图像信息。
44.具体地，液滴d1在产生后的下落轨迹处于第一分光件31a与第二分光件32a之间。打靶激光器20产生打靶激光l1后，打靶激光l1在透过第一分光件31a后撞击至液滴d1。在穿过液滴d1后，打靶激光l1受到了第二分光件32a的反射。打靶激光l1相对于液滴d1的穿透方向为正向。正向光源件30产生了正向成像光束l2。在受到第一分光件31a反射后，正向成像
光束l2重合于打靶激光l1并沿正向照射至液滴d1。未被液滴d1所吸收或遮挡的正向成像光束l2继续透射了第二分光件32a，然后被第一成像接收件33所接收。第一成像接收件33根据接收到的正向成像光束l2而形成了反映液滴d1形态的图像信息。在液滴d1受到打靶激光l1撞击后，液滴d1主要扩散变形方向垂直于正向，当正向成像光束l2沿正向照射至液滴d1时，则正向成像激光的透射方向与液滴d1的主要变形扩散方向处于完全垂直的关系，第一成像接收件33所产生的图像信息能更直接标示出液滴d1在撞击后的主要形状变化，避免后期需要对图像信息作较多的角度校正调整。
45.具体地，图像信息可以是数据形式，也可以是指形成在材料上的颜色变化、灰度变化或纹理变化。
46.在一些实施方式中，打靶激光器20用于产生高峰值功率的打靶激光l1。进一步地，打靶激光l1可以是脉冲激光。具体地，打靶激光l1经过45度放置的第一分光件31a后，聚焦在液滴d1上，使得液滴d1受冲击产生形变。
47.在一个实施方式中，打靶激光器20的重复频率为1hz，单脉冲能量约为200mj，脉冲宽度为30ns，波长为1064nm。更具体地，打靶激光器20为nd:yag激光器。
48.在一些实施方式中，正向光源件30包括脉冲高亮度的光辐射二极管。具体地，正向成像光束l2为脉冲光束。进一步地，正向成像光束l2脉宽2us，中心波长632nm。正向成像光束l2受第一分光件31a反射后穿过液滴d1。其后，在沿x轴方向透过第二分光件32a后，正向成像光束l2被第一成像接收件33所接收。
49.在一些实施方式中，结合图1所示，第一分光件31a与第二分光件32a沿x轴方向设置在液滴d1下落轨迹的两侧。在一些实施方式中，第一分光件31a或第二分光件32a可以是二向色镜、镀有分光膜的其他光学元件，也可以是多个棱镜的组合，在交界面镀分光膜。
50.在一些实施方式中，结合图1所示，在xy轴参考平面坐标中，第一分光件31a相对x轴呈45度放置。打靶激光器20发射出打靶激光l1后，打靶激光l1平行于x轴传递。第二分光件32a相对第一分光件31a呈90度放置。更具体地，第一分光件31a能够通过波长1064nm的光线，第一分光件31a还能够反射波长632nm的光线。更具体地，第二分光件32a能够通过波长632nm的光线，第二分光件32a还能够反射波长1064nm的光线，从而防止了第一成像接收件33受到打靶激光l1的照射，降低了打靶激光l1对成像的干扰。
51.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括第一聚光件34，第一聚光件34设置于第一分光件31a与第二分光件32a之间，第一聚光件34用于将打靶激光l1聚焦于液滴d1。进一步地，第一聚光件34包括聚焦透镜。在一些实施方式中，液滴d1包括锡液滴。
52.在一些实施方式中，第一成像接收件33包括ccd或其他能满足功能需求的相机。在一个实施方式中，第一成像接收件33的分辨率为6.5um，像素为2048x1536。
53.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括第一滤光件35。第一滤光件35设置于第二分光件32a与第一成像接收件33之间，第一滤光件35能够让正向成像光束l2通过。具体地，当打靶激光l1的峰值功率密度较高时，液滴d1在受打靶激光l1撞击时会发生会电离作用，并产生等离子体或辐射强烈的可见光，对第一成像接收件33的阴影成像造成干扰，导致液滴d1的成像效果不佳。由于第一滤光件35沿x轴方向设置于第二分光件32a与第一成像接收件33之间，从而第一滤光件35能阻隔等离子体辐射
到达第一成像接收件33，降低了等离子体辐射对阴影成像的影响。具体地，第一滤光件35的透过波段与正向成像光束l2的波长对应，从而正向成像光束l2能通过第一滤光件35并且第一滤光件35阻隔了等离子体辐射。
54.在一些实施方式中，第一滤光件35还用于吸收打靶激光l1。具体地，由于打靶激光l1可能无法完全被第二分光件32a所反射，导致剩余一部分打靶激光l1透过第二分光件32a并可能到达第一成像接收件33，对第一成像接收件33造成了干扰的风险。由于第一滤光件35对打靶激光l1的吸收作用，从而能进一步减小打靶激光l1到达第一成像接收件33的强度，对第一成像接收件33起到更好的保护作用。在一些实施方式中，第一滤光件35还用于吸收辐射强烈的可见光，从而能进一步减少阴影成像受到的干扰。
55.在一些实施方式中，第一滤光件35还用于反射打靶激光l1。具体地，由于第一滤光件35对打靶激光l1的反射作用，从而能进一步减小打靶激光l1到达第一成像接收件33的强度，对第一成像接收件33起到更好的保护作用。在一些实施方式中，第一滤光件35还用于反射辐射强烈的可见光，从而能进一步减少阴影成像受到的干扰。
56.在一些实施方式中，第一滤光件35包括窄带光滤波器或其他能通过正向成像光束l2及抑制打靶激光l1通过的器件。
57.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括面向于第二分光件32a的遮光片36。遮光片36用于吸收被第二分光件32a所反射的打靶激光l1。具体地，由于遮光片36对打靶激光l1具有吸收性作用，在打靶激光l1的能量能被遮光片36所吸收后，从而能避免打靶激光l1在其他的壁面受到反射后再次射向第一成像接收件33。更具体地，遮光片36采用对打靶激光l1具有吸收性作用的材料制成。
58.在一些实施方式中，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括液滴发生器，液滴发生器输出端的高度高于第一分光件31a与第二分光件32a最短连线的至少一点。液滴发生器用于产生能够受到打靶激光l1撞击作用的液滴d1。具体地，通过设置液滴发生器，从而能方便调节液滴d1的输出，有利于及时提供液滴d1。在一些实施方式中，打靶激光l1在第一分光件31a与第二分光件32a之间的传递路径重合于第一分光件31a与第二分光件32a之间的中心最短连线。在液滴d1产生后的自由下落过程中，由于液滴d1经过打靶激光l1传递路径上的其中一点，从而能确保打靶激光l1能作用于液滴d1。进一步地，第一分光件31a与第二分光件32a中心最短连线水平设置，打靶激光l1沿水平方向对液滴d1产生撞击作用。在一个实施方式中，液滴发生器用于产生在时间上均匀分隔且体积相等的球状液滴d1。具体地，液滴发生器输出端为液滴发生器输出液滴d1的位置。
59.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括真空装置。真空装置设有真空腔室41。真空腔室41处于第一分光件31a与第二分光件32a之间。液滴发生器的输出端连通于真空腔室41。具体地，真空装置在真空腔室41内形成真空环境。由于液滴发生器的输出端连通于真空腔室41，液滴d1被释放至真空腔室41，避免了打靶激光l1撞击液滴d1所释放的极紫外被物质所吸收，从而有利于同时进行极紫外光的观察及研究。
60.在一些实施方式中，真空装置还设有供打靶激光l1及正向成像光束l2通过的正侧透射窗口。在第一分光件31a与第二分光件32a之间，由于正向成像光束l2与打靶激光l1相重合，从而能减小对正侧透射窗口的面积要求，有利于简化真空装置的结构及有利于减小
真空装置占用的空间。更具体地，第一分光件31a与第二分光件32a设置在真空腔室41的两侧。在一个实施方式中，真空装置可以是通过抽出气体而在真空腔室41内形成真空环境。
61.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括探测激光器50及探测接收器51。探测激光器50用于输出射向液滴d1下落轨迹的探测激光l3。探测接收器51用于接收探测激光l3。具体地，探测激光l3与液滴d1的下落轨迹在第一交汇点相交。打靶激光l1与液滴d1的下落轨迹在第二交汇点相交。第一交汇点的高度大于第二交汇点的高度。进一步地，第一交汇点与第二交汇点之间的高度差δh为100μm-10mm，液滴d1在下落的过程中先通过第一交汇点，后面再通过第二交汇点。结合探测接收器51接收到的探测激光l3的强度变化，可以确认液滴d1通过第一交汇点的时间。在一个实施方式中，探测激光器50包括连续半导体激光器，该连续半导体激光器的功率为10mw，波长为515nm。
62.更具体地，当探测激光l3通过液滴d1时，由于液滴d1对探测激光l3可以有吸收或反射作用，探测接收器51接收到的探测激光l3的光强将显著降低，从而可确定出液滴d1即将到达第二交汇点，让打靶激光器20及正向光源件30分别及时输出打靶激光l1及正向成像光束l2。
63.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括信号采集模块60，信号采集模块60电连接于探测接收器51，以获取反应液滴d1的下落位置的信号。在一些实施方式中，信号采集模块60包括示波器或信号采集卡。进一步地，信号采集模块60用于记录探测接收器51所反馈的信号。在一个实施方式中，信号采集模块60能够对300多帧信号进行平均，光强由最大值归一化。具体地，由于液滴d1的中位面对探测激光l3的遮挡作用最大，在信号采集模块60所反馈的示波图形中，光强的最低点代表探测激光l3指向液滴d1的中位面。
64.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括侧向光源件70及第二成像接收件71。侧向光源件70用于产生侧向成像光束l4。第二成像接收件71用于接收未被液滴d1所吸收或遮挡的侧向成像光束l4。在一个实施方式中，侧向成像光束l4的方向与正向成像光束l2的方向相垂直，从而能从相垂直的两个角度对液滴d1进行成像，分析液滴d1在被打靶激光l1撞击后的形状变化。
65.在一些实施方式中，侧向光源件70包括脉冲高亮度的光辐射二极管。具体地，侧向成像光束l4为脉冲光束。进一步地，侧向成像光束l4脉宽0.5us，中心波长632nm。在另外一些实施方式中，正向光源件30及侧向光源件70还可以采用任何高强度的脉冲光源，如激光、由脉冲激光激发的荧光、长脉冲光源、连续光光源等。
66.在一些实施方式中，第二成像接收件71包括ccd或其他能满足功能需求的相机。在一个实施方式中，第二成像接收件71的分辨率为1.9um，像素数为1280x960。
67.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括第三分光件72及第四分光件73。第三分光件72及第四分光件73依次设置于侧向光源件70与第二成像接收件71之间。第三分光件72用于透过侧向成像光束l4，第三分光件72还用于将探测激光l3反射至与透过第三分光件72的侧向成像光束l4平行。第四分光件73用于反射由第三分光件72反射过来的探测激光l3。第四分光件73还用于透过侧向成像光束l4。具体地，由于第一交汇点与第二交汇点的高度接近，在第三分光件72将探测激光l3反射至与透过第三分光件72的侧向成像光束l4平行时，探测激光l3能够与侧向成像光束l4由同一窗口进入
真空腔室41，从而能减小窗口面积及控制真空装置的体积。另外，由于第三分光件72能够透射侧向成像光束l4及能够反射探测激光l3，从而探测激光器50与侧向光源件70能够较大距离地分开放置，避免探测激光器50对侧向成像光束l4造成遮挡。由于第四分光件73能够透射侧向成像光束l4及能够反射探测激光l3，因而探测接收器51及第二成像接收件71能够分开放置，避免探测接收器51对侧向成像光束l4造成遮挡。
68.在一些实施方式中，结合图1所示，第三分光件72与第四分光件73沿y轴方向设置在液滴d1下落轨迹的两侧。在一些实施方式中，第三分光件72或第四分光件73可以是二向色镜、镀有分光膜的其他光学元件，也可以是多个棱镜的组合，在交界面镀分光膜。
69.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括第二聚光件74，第二聚光件74设置于第四分光件73与第二成像接收件71之间，第二聚光件74用于将探测激光l3聚焦于探测接收器51的光敏面。进一步地，第二聚光件74包括聚焦透镜。
70.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括第二滤光件75，第二滤光件75设置于第四分光件73与第二成像接收件71之间，第二滤光件75能够让侧向成像光束l4通过。第二滤光件75还用于吸收探测激光l3，及/或，第二滤光件75还用于反射探测激光l3。通过设置第二滤光件75，从而能避免第二成像接收件71在成像时受到探测激光l3的干扰。
71.在一些实施方式中，结合图1及图5所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括信号同步模块80，信号同步模块80分别电连接于探测接收器51及打靶激光器20。信号同步模块80用于协调液滴d1与打靶激光l1之间的频率差异。具体地，信号同步模块80用于协调激光液滴冲击过程的阴影成像设备100的各个部件在时序上的配合。在一些实施方式中，信号同步模块80包括延时信号控制器。由于液滴d1的重复频率约为19.4khz，打靶激光l1的频率约为1hz，液滴d1的重复频率远高于打靶激光l1的频率，通过信号同步模块80将液滴d1探测信号分频为1hz，从而使打靶激光l1与液滴d1能同时到达空间上的同一点，让打靶激光l1可靠作用于液滴d1。
72.在一些实施方式中，信号同步模块80用于协调液滴d1与打靶激光l1之间的时间差异。从而液滴d1与打靶激光l1同时经过空间上的同一点。具体地，信号同步模块80通过调整打靶激光l1的发出时间，从而消除打靶激光l1与液滴d1到达相遇点的时间差异。在一些实施方式中，信号同步模块80既用于协调液滴d1与打靶激光l1之间的频率差异，同时用于协调液滴d1与打靶激光l1之间的时间差异。
73.在一些实施方式中，信号同步模块80通过信号采集模块60电连接至探测接收器51及打靶激光器20。
74.在一些实施方式中，结合图1所示，激光液滴冲击过程的阴影成像设备100还包括连接于第一成像接收件33的图像接收模块90。图像接收模块90用于接收及记录反映液滴d1形态的图像信息。
75.具体地，通过图像接收模块90对图像信息的存储，从而能方便对比液滴d1在不同时间的变形状况。
76.在一些实施方式中，图像接收模块90还连接于第二成像接收件71，图像接收模块90分别记录了从正向观察到的形变状况以及从侧向观察到的形变状况。
77.在一些实施方式中，结合图5所示，定义打靶激光l1与液滴d1冲击瞬间为t＝0时刻。在一个液滴d1形变的周期内，正向光源件30、侧向光源件70相对与打靶激光l1存在δt的延时，而第一成像接收件33和第二成像接收件71的曝光窗口覆盖了整个形变过程，通过改变δt可得到时变的目标动态演化图像，并传输至图像接收模块90中。
78.在一些实施方式中，结合图2所示，一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备100包括：打靶激光器20、正向光源件30、第一分光件31b、第二分光件32b及第一成像接收件33。打靶激光器20用于产生打靶激光l1。正向光源件30用于产生正向成像光束l2。第一分光件31b用于透过正向成像光束l2。第一分光件31b还用于将打靶激光l1反射至与透过第一分光件31b的正向成像光束l2重合。第二分光件32b能够透过已经透过了第一分光件31b的正向成像光束l2。第二分光件32b还用于反射由第一分光件31b反射过来的打靶激光l1。第一成像接收件33用于接收未被液滴所吸收且透过了第二分光件32b的正向成像光束l2。第一成像接收件33用于根据接收到的正向成像光束l2而产生反映液滴d1形态的图像信息。
79.具体地，液滴在产生后的下落轨迹处于第一分光件31b与第二分光件32b之间。打靶激光器20产生打靶激光l1后，打靶激光l1受到第一分光件31b反射，然后撞击至液滴d1。在穿过液滴d1后，打靶激光l1受到了第二分光件32b的反射。打靶激光l1相对于液滴的穿透方向为正向。正向光源件30产生了正向成像光束l2。在透射过第一分光件31b后，正向成像光束l2重合于打靶激光l1并沿正向照射至液滴d1。未被液滴d1所吸收或遮挡的正向成像光束l2继续透射了第二分光件32b，然后被第一成像接收件33所接收。第一成像接收件33根据接收到的正向成像光束l2而形成了反映液滴d1形态的图像信息。在液滴d1受到打靶激光l1撞击后，液滴d1主要扩散变形方向垂直于正向，当正向成像光束l2沿正向照射至液滴d1时，则正向成像激光的透射方向与液滴d1的主要变形扩散方向处于完全垂直的关系，第一成像接收件33所产生的图像信息能更直接标示出液滴d1在撞击后的主要形状变化，避免后期需要对图像信息作较多的角度校正调整。
80.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
81.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，包括：打靶激光器，用于产生打靶激光；正向光源件，用于产生正向成像光束；第一分光件，用于透过所述打靶激光；所述第一分光件还用于将所述正向成像光束反射至与透过所述第一分光件的打靶激光重合；第二分光件，能够透过由所述第一分光件反射过来的正向成像光束；所述第二分光件还用于反射透过了所述第一分光件的打靶激光；及第一成像接收件，用于接收未被液滴所吸收且透过了所述第二分光件的正向成像光束；所述第一成像接收件用于根据接收到的所述正向成像光束而产生反映所述液滴形态的图像信息。2.根据权利要求1所述的激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，还包括第一滤光件，所述第一滤光件设置于所述第二分光件与所述第一成像接收件之间，所述第一滤光件能够让所述正向成像光束通过；所述第一滤光件还用于吸收所述打靶激光，及/或，所述第一滤光件还用于反射所述打靶激光。3.根据权利要求1所述的激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，还包括面向于所述第二分光件的遮光片；所述遮光片用于吸收被所述第二分光件所反射的打靶激光。4.根据权利要求1所述的激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，还包括液滴发生器，所述液滴发生器输出端的高度高于所述第一分光件与所述第二分光件最短连线的至少一点；所述液滴发生器用于产生能够受到所述打靶激光撞击作用的液滴。5.根据权利要求4所述的激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，还包括真空装置；所述真空装置设有真空腔室；所述真空腔室处于所述第一分光件与所述第二分光件之间；所述液滴发生器的输出端连通于所述真空腔室。6.根据权利要求1所述的激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，还包括探测激光器及探测接收器；所述探测激光器用于输出射向所述液滴下落轨迹的探测激光；所述探测接收器用于接收所述探测激光。7.根据权利要求6所述的激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，还包括侧向光源件及第二成像接收件；所述侧向光源件用于产生侧向成像光束；所述第二成像接收件用于接收未被所述液滴所吸收的侧向成像光束；所述激光液滴冲击过程的阴影成像设备还包括第三分光件及第四分光件；所述第三分光件及所述第四分光件依次设置于所述侧向光源件与所述第二成像接收件之间；所述第三分光件用于透过所述侧向成像光束，所述第三分光件还用于将所述探测激光反射至与透过所述第三分光件的侧向成像光束平行；所述第四分光件用于反射由所述第三分光件反射过来的探测激光；所述第四分光件还用于透过所述侧向成像光束。8.根据权利要求6所述的激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，还包括信号同步模块，所述信号同步模块分别电连接于所述探测接收器及所述打靶激光器；所述信号同步模块用于协调所述液滴与所述打靶激光之间的频率差异及/或者时间差异。9.根据权利要求1所述的激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，还包括连接于所述第一成像接收件的图像接收模块；所述图像接收模块用于接收及记录反映所述液滴形态的图像信息。
10.一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备，其特征在于，包括：打靶激光器，用于产生打靶激光；正向光源件，用于产生正向成像光束；第一分光件，用于透过所述正向成像光束；所述第一分光件还用于将所述打靶激光反射至与透过所述第一分光件的正向成像光束重合；第二分光件，能够透过已经透过了所述第一分光件的正向成像光束；所述第二分光件还用于反射由所述第一分光件反射过来的打靶激光；及第一成像接收件，用于接收未被所述液滴所吸收且透过了所述第二分光件的正向成像光束；所述第一成像接收件用于根据接收到的所述正向成像光束而产生反映所述液滴形态的图像信息。

技术总结
本申请涉及一种激光液滴冲击过程的阴影成像设备，包括打靶激光器、正向光源件、第一分光件、第二分光件及第一成像接收件。第一分光件用于透过打靶激光。第一分光件还用于将正向成像光束反射至与透过第一分光件的打靶激光重合。第二分光件能够透过由第一分光件反射过来的正向成像光束。第二分光件还用于反射透过了第一分光件的打靶激光。第一成像接收件用于接收未被液滴所吸收且透过了第二分光件的正向成像光束。第一成像接收件用于根据接收到的正向成像光束而产生反映液滴形态的图像信息。正向成像激光的透射方向与液滴的主要变形扩散方向处于完全垂直的关系，避免了后期需要对图像信息作较多的角度校正调整。图像信息作较多的角度校正调整。图像信息作较多的角度校正调整。


技术研发人员：王新兵 孙秦 左都罗 马修泉 陆陪祥
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/10/11